[发明专利]火花点火直喷式发动机燃烧系统

说明书

直喷式分层充气内燃机包括用于接收空气燃料混合物的燃烧气缸和用于将空气引入燃烧气缸的进气口。直喷式发动机还包括燃料喷射器，该燃料喷射器配置为以基本上与气缸中心轴线对准的喷雾图案输送气缸内的燃料以产生空气燃料混合物。火花点火器位于喷雾图案的路径内以引发空气燃料混合物的燃烧。直喷式发动机进一步包括限定燃烧气缸的下边界以容纳空气燃料混合物的燃烧的可移动活塞。活塞配置为包括碗部，该碗部具有位于燃烧气缸的进气口侧的局部几何特征以便朝涡流重新定向流体流，该涡流与气缸中心轴线附近的燃烧位置流体连通。

技术领域

本公开涉及火花点火直喷式内燃机的燃烧管理。

背景技术

燃料喷射器调节内燃机的燃料输送进入或者燃烧室上游的进气歧管或者直接进入燃烧室。燃料喷雾的雾化可增强汽化并增加与空气的混合以获得最佳燃烧并且因而发动机功率产生。另外，雾化可促进空气燃料混合物的更完全燃烧，从而使燃烧的不期望副产物的形成最少化，并防止不受控的燃烧事件。

根据功率需求和其他发动机操作状态，具有直接燃烧喷射的火花点火发动机可使用分层燃烧充气策略和均质燃烧充气策略来操作。在高负荷状态下，垂直涡流(还称为翻转流体流)可增强空气燃料混合并促进改进的燃烧。然而，SIDI发动机可使用稀空燃比和分层充气在低负荷状态下操作，且对于维持最佳燃烧状况，翻转流体流可存在独特挑战。

发明内容

直喷式分层充气内燃机包括用以接收空气燃料混合物的燃烧气缸和用以将空气引入燃烧气缸的进气口。直喷式发动机还包括燃料喷射器，该燃料喷射器配置为以基本上与气缸中心轴线对准的喷雾图案输送气缸内的燃料以产生空气燃料混合物。火花点火器位于喷雾图案的路径内以引发空气燃料混合物的燃烧。直喷式发动机进一步包括限定燃烧气缸的下边界以容纳空气燃料混合物的燃烧的可移动活塞。该活塞配置为包括碗部，该碗部具有位于燃烧气缸的进气口侧的成角度重入边缘以便朝涡流重新定向流体流，该涡流与气缸中心轴线附近的燃烧位置流体连通。

可移动活塞布置为根据燃烧循环在直喷式发动机的燃烧室内行进。可移动活塞包括配置为抵靠燃烧室的一侧密封的侧部和限定燃烧气缸的下边界以容纳燃烧循环期间的空气燃料混合物的上表面。可移动活塞还包括形成在上表面中以接收大致沿气缸中心轴线的位置处分配的燃料喷射的活塞碗。活塞碗配置为限定从气缸中心轴线沿第一方向朝侧部横向延伸一定距离的底部，该距离大于从气缸中心轴线沿相对第二方向延伸的距离。

直喷式分层充气内燃机包括用以接收空气燃料混合物的燃烧气缸和用以将空气引入燃烧气缸的进气口。直喷式发动机还包括燃料喷射器，该燃料喷射器配置为在所述气缸内大致在气缸中心轴线附近的位置处发射燃料喷雾图案以产生空气燃料混合物。火花点火器位于燃料喷雾图案的路径内以引发空气燃料混合物的燃烧。直喷式发动机进一步包括限定燃烧气缸的下边界以容纳空气燃料混合物的燃烧的可移动活塞。可移动活塞包括限定底部的活塞碗，该底部从气缸中心轴线沿第一方向朝侧部延伸一定横向距离，该横向距离大于从气缸中心轴线沿相对第二方向延伸的距离。

附图说明

图1是沿图3的线1-1的燃烧室的局部截面图。

图2是沿图3的线2-2的燃烧室的局部截面图。

图3是燃烧室的示意性俯视图。

图4A-4E是描绘空燃比轮廓和流体流矢量的计算机模拟结果。

图5是根据实施例的活塞头的透视图。

图6是根据第一备选实施例沿线6-6的活塞头的截面图。

图7是根据第二备选实施例沿线6-6的活塞头的截面图。

图8是根据第三备选实施例沿线6-6的活塞头的截面图。

图9是根据第四备选实施例沿线6-6的活塞头的截面图。

具体实施方式